Ինչ է օպտիկական ապակին և ինչու է այն կարևոր ճշգրիտ օպտիկայի մեջ:

Ցանկացած բարձր արդյունավետության օպտիկական համակարգի հիմքը հումքն է: Նույնիսկ ամենաառաջադեմ օպտիկական դիզայնը չի կարող հաղթահարել անորակ ապակու ֆիզիկական սահմանափակումները: Ինժեներները ապավինում են օպտիկական ապակի՝ բացարձակ ճշգրտությամբ լույսի հաղորդման, բեկման և արտացոլման հիմքը ապահովելու համար: Նյութերի ոչ պատշաճ ընտրությունը լուրջ ինժեներական և ֆինանսական ռիսկեր է առաջացնում: Դուք կարող եք բախվել քրոմատիկ շեղումների, ջերմային խափանումների, շարժական կամ օդատիեզերական համակարգերում ավելորդ քաշի և դեգրադացված փոխանցման: Մենք պետք է ուշադիր գնահատենք նյութի հատկությունները, որպեսզի կանխենք համակարգի ձախողումը դաշտում: Այս ուղեցույցը տրամադրում է տեխնիկական շրջանակ ինժեներական և գնումների թիմերի համար: Այն օգնում է ձեզ գնահատել, նշել և գտնել ճիշտ նյութեր, որոնք համապատասխանում են կատարողականի հատուկ պահանջներին: Դուք կսովորեք, թե ինչպես հավասարակշռել օպտիկական հստակությունը, մեխանիկական ուժը և շրջակա միջավայրի դիմադրությունը ձեր հաջորդ նախագծի համար:

• Նյութի մաքրությունը թելադրում է կատարողականությունը. օպտիկական ապակիները հիմնովին տարբերվում են ստանդարտ ապակուց՝ բեկման ցուցիչի, ցրման և ներքին միատարրության նկատմամբ խիստ հսկողության միջոցով:
• Refractive Index/Abbe Number Matrix. Ոսպնյակի ճիշտ նյութ ընտրելը պահանջում է լույսի ճկման ուժի հավասարակշռում քրոմատիկ ցրման դեմ:
• Բնապահպանական և մեխանիկական իրողություններ. Ջերմային ընդլայնումը, խտությունը և քիմիական դիմադրությունը նույնքան կարևոր են, որքան օպտիկական պարզությունը արդյունաբերական կիրառություններում:
• Ծածկույթները սակարկելի չեն. մերկ օպտիկական ապակիները հազվադեպ են համապատասխանում փոխանցման ժամանակակից պահանջներին. հակառեֆլեկտիվ և պաշտպանիչ ծածկույթները վերջնական բնութագրի անբաժանելի մասն են:

Օպտիկական ապակիների սահմանում ընդդեմ ստանդարտ արդյունաբերական ապակու

Օպտիկական որակի հիմքը

Ճշգրիտ օպտիկան պահանջում է արտադրության խիստ հսկողություն, որը գերազանցում է ստանդարտ ապակու արտադրությունը: Արտադրողները օգտագործում են մասնագիտացված գործընթացի առանձնահատկությունները՝ ապահովելու հալման հետևողականությունը, ճշգրիտ եռացումը և ճշգրիտ ձուլումը: Նրանք հաճախ հալեցնում են հումքը պլատինե կամ մասնագիտացված հրակայուն կարասներում՝ աղտոտումը կանխելու համար: Շարունակական խառնումը հալման փուլում ապահովում է քիմիական բաղադրության միատեսակ պահպանում ողջ խմբաքանակի ընթացքում: Այս հսկիչները հիմնարար տարբերություն են ստեղծում ստանդարտի միջև արդյունաբերական ապակի և ճշգրիտ օպտիկական նյութեր: Ստանդարտ ապակին հաճախ պարունակում է ներքին թերություններ, որոնք ընդունելի են ճարտարապետական ​​օգտագործման համար, բայց աղետալի են պատկերների համար: Օպտիկական արտադրությունը վերացնում է շերտերը, փուչիկները և միկրո-ներառումները: Այս թերությունները հանգեցնում են լույսի ցրման և ալիքի ճակատի լուրջ սխալների: Բարձր միատարրության հասնելը ապահովում է նյութի կանխատեսելի վարքագիծն իր ողջ ծավալով: Ինժեներները սահմանում են միատարրության դասեր՝ երաշխավորելու համար, որ բեկման ինդեքսը տատանվում է մաս-միլիոն հանդուրժողականության սահմաններում:

Կառուցման գործընթացը նաև առանձնացնում է օպտիկական դասակարգերը կոմերցիոն դասակարգերից: Նուրբ եռացումը ներառում է ապակե բլոկի սառեցումը չափազանց դանդաղ, վերահսկվող արագությամբ: Այս գործընթացը վերացնում է ներքին սթրեսները, որոնք առաջացնում են երկակի բեկում: Երկբեկումը բաժանում է լույսի ճառագայթը երկու հստակ ճառագայթների՝ խաթարելով պատկերի լուծաչափը: Կտրման և փայլեցման ընթացքում վատ կռվող բլանկը նույնպես կծկվի: Մենք պահանջում ենք իզոտրոպ նյութեր բարձրակարգ պատկերային համակարգերի համար: Դուք չեք կարող հասնել կառուցվածքային միատեսակության այս մակարդակին լողացող ապակու ստանդարտ պրոցեսներով:

Հիմնական գործառույթները ճշգրիտ օպտիկայի մեջ

Օպտիկական նյութերը կատարում են հատուկ առաջնային գործառույթներ՝ կախված իրենց ձևից և կազմից: Ոսպնյակները կենտրոնացնում կամ շեղում են լույսը՝ սենսորի կամ ցանցաթաղանթի վրա պատկերներ ձևավորելու համար: Պրիզմաները ծալում կամ շրջում են լույսի ուղիները կոմպակտ տարածություններում, ինչպիսիք են հեռադիտակները կամ պերիսկոպները: Հայելիներն արտացոլում են լույսը՝ օպտիկական համակարգերը վերահղելու կամ աստղադիտակներում լույս հավաքելու համար: Օպտիկական պատուհանները ծառայում են որպես թափանցիկ պատնեշներ։ Նրանք պաշտպանում են զգայուն ներքին էլեկտրոնիկան կոշտ արտաքին միջավայրից: Նրանք դա անում են առանց օպտիկական աղավաղման կամ կիզակետային տեղաշարժի: Հատուկ գործառույթը թելադրում է ապակու պահանջվող աստիճանը և սպեցիֆիկացիայի թույլատրելիությունը: Բարձր լուծաչափով պատկերումը պահանջում է ավելի խիստ հանդուրժողականություն, քան պարզ պաշտպանիչ ծածկոցները:

Դիտարկենք պաշտպանիչ պատուհանի դերը խորը ծովային սուզվողի կամ օդատիեզերական սենսորի օգտակար բեռի վրա: Պատուհանը պետք է դիմակայել ճնշման ահռելի տարբերություններին և հղկող միջավայրերին: Այնուամենայնիվ, այն պետք է լույս փոխանցի առանց ալիքի ճակատը փոխելու: Եթե ​​պատուհանը ճկվում է ճնշման տակ, այն գործում է որպես թույլ ոսպնյակ՝ փոխելով համակարգի ուշադրությունը: Մենք պետք է հաշվարկենք պահանջվող հաստությունը՝ հիմնվելով նյութի խզման մոդուլի և Պուասոնի հարաբերակցության վրա: Սա ապահովում է, որ պատուհանը մնում է հարթ և օպտիկապես չեզոք գործառնական բեռների ներքո:

Ոսպնյակների նյութերի հիմնական գնահատման չափերը

բեկման ինդեքս (nd) և լույսի ճկման հզորություն

բեկման ինդեքսը չափում է, թե նյութը որքանով է թեքում լույսը, երբ այն ներթափանցում է վակուումից կամ օդից: Այն ուղղակիորեն ազդում է ոսպնյակի հաստության և մակերեսի կորության վրա: Ավելի բարձր ինդեքսային նյութերը թույլ են տալիս ավելի բարակ, թեթև ոսպնյակներ ձեռք բերել նույն կիզակետային երկարությունը: Սա դիզայնի առաջնային փոխզիջում է: Այնուամենայնիվ, բարձր ինդեքսով նյութերը հաճախ ներկայացնում են ավելի բարձր ցրվածություն: Նրանք նաև սովորաբար ավելի բարձր արտադրական ծախսեր են կրում՝ հալման մեջ պահանջվող հազվագյուտ հողային տարրերի պատճառով: Ինժեներները պետք է հավասարակշռեն ֆիզիկական պրոֆիլի պահանջները օպտիկական կատարողականի հետ:

Կոմպակտ տեսախցիկի օբյեկտը նախագծելիս տարածքը խիստ սահմանափակ է: N-BK7-ի նման ստանդարտ ցուցիչ ապակին (nd = 1.516) կարող է պահանջել կտրուկ կորեր՝ անհրաժեշտ օպտիկական հզորությանը հասնելու համար: Կտրուկ կորերը ավելի դժվար են արտադրվում և ներկայացնում գնդաձև շեղում: N-LASF9-ի նման բարձր ինդեքսով ապակու անցնելը (nd = 1.850) թույլ է տալիս ավելի մակերեսային կորեր: Սա նվազեցնում է գնդաձև շեղումը և ֆիզիկական հաստությունը: Այնուամենայնիվ, դիզայները այժմ պետք է կառավարի բարձր ինդեքսային նյութին բնորոշ քրոմատիկ ցրվածության ավելացումը:

Abbe Number (Vd) և Chromatic Dispersion

Abbe թիվը չափում է նյութի քրոմատիկ ցրվածությունը: Այն ցույց է տալիս, թե ինչպես է բեկման ինդեքսը տատանվում լույսի տարբեր ալիքների երկարությամբ: Ավելի ցածր Abbe թիվը նշանակում է ավելի մեծ ցրվածություն: Կա հակադարձ կապ բեկման ցուցիչի և Աբբեի թվի միջև: Բարձր ինդեքսով նյութերը սովորաբար ավելի վատ ցրվածություն են ցուցաբերում: Սա առաջացնում է գունային եզրեր պատկերային համակարգերում, որտեղ տարբեր գույները կենտրոնանում են տարբեր հարթություններում: Այս շեղումը շտկելու համար դիզայներները օգտագործում են հատուկ նյութերի համակցություններ:

Մենք քանակականացնում ենք դիսպերսիան՝ օգտագործելով Vd արժեքը, որը հաշվարկվում է Fraunhofer d, F և C սպեկտրային գծերի բեկման ինդեքսներից: 50-ից բարձր Vd արժեքը սովորաբար ցույց է տալիս ցածր դիսպերսիա: 50-ից ցածր արժեքը ցույց է տալիս բարձր դիսպերսիա: Երբ սպիտակ լույսն անցնում է բարձր ցրվածության ոսպնյակի միջով, կապույտ ալիքի երկարությունները ավելի շատ թեքում են, քան կարմիր ալիքների երկարությունները: Այս երկայնական քրոմատիկ շեղումը խաթարում է պատկերի հստակությունը: Մենք մեղմացնում ենք դա՝ զուգակցելով ցածր ցրվածության ապակուց պատրաստված դրական ոսպնյակը բարձր ցրվածության ապակուց պատրաստված բացասական ոսպնյակի հետ:

Wavefront ամբողջականություն և Infinity Focus Maintenance

բեկման ինդեքսի տարածական տատանումները առաջացնում են ալիքի ճակատի դեգրադացիա: Վատ միատարրությունը աղավաղում է ապակու միջով անցնող լույսը: Սա լուրջ գործնական ազդեցություն ունի պատկերային համակարգերի վրա: Այն առաջացնում է անսահմանության ճշգրիտ կենտրոնացում պահպանելու անկարողություն: Դա նաև հանգեցնում է մոդուլյացիայի փոխանցման ֆունկցիայի (MTF) նկատելի դեգրադացիայի: Բարձրորակ նյութերը պահպանում են ալիքի ամբողջականությունը՝ սուր պատկերների համար: Մենք չափում ենք այս ամբողջականությունը՝ օգտագործելով ինտերֆերոմետրիա՝ փնտրելով գագաթից հովիտ սխալներ մաքուր բացվածքի վրա:

Եթե ​​ապակե դատարկը ունի բեկման ինդեքսային գրադիենտ իր կենտրոնից մինչև ծայրը, այն գործում է որպես թույլ, չնախատեսված ոսպնյակ: Այս գրադիենտը փոխում է տարբեր գոտիներով անցնող ճառագայթների օպտիկական ուղու երկարությունը: Լազերային թիրախավորման համակարգում ալիքի ճակատի այս աղավաղումը առաջացնում է ճառագայթի շեղում կամ շեղում: Համակարգը կորցնում է էներգիան անվերջության նեղ կետի վրա կենտրոնացնելու իր ունակությունը: Բարձր միատարրության դասը (օրինակ՝ H4 կամ H5) նշելը երաշխավորում է, որ ինդեքսի տատանումները մնում են 2 x 10^-6-ից ցածր՝ պահպանելով ալիքի ճակատը:

Փոխանցման սպեկտրա (ուլտրամանուշակագույն, տեսանելի, IR)

Ապակիների տարբեր տեսակներ կլանում են լույսի որոշակի ալիքի երկարություններ: Դուք պետք է համապատասխանեցնեք ապակու փոխանցման կորը համակարգի գործառնական ալիքի երկարությանը: Ստանդարտ ապակին արգելափակում է ուլտրամանուշակագույն լույսը: Դուք պետք է խուսափեք ստանդարտ նյութերից ուլտրամանուշակագույն կիրառությունների համար: Ինֆրակարմիր համակարգերը պահանջում են բոլորովին այլ ենթաշերտեր: Փոխանցման սպեկտրների գնահատումը կանխում է ազդանշանի կորուստը և համակարգի անարդյունավետությունը: Մենք դիտարկում ենք ներքին հաղորդունակության տվյալները, որոնք բացառում են մակերևույթի արտացոլման կորուստները՝ դատելու հումքի հնարավորությունները:

365 նմ գործող ֆլուորեսցենտային մանրադիտակի համար ստանդարտ N-BK7-ն անօգուտ է, քանի որ դրա փոխանցումը կտրուկ ընկնում է 400 նմ-ից ցածր: Մենք պետք է նշենք միաձուլված սիլիցիումի կամ մասնագիտացված ուլտրամանուշակագույն փոխանցող ակնոցներ: Ընդհակառակը, 8-12 միկրոն գոտում գործող ջերմային տեսախցիկը չի կարող ընդհանրապես օգտագործել սիլիցիումի հիմքով ապակի: Այն պահանջում է այնպիսի նյութեր, ինչպիսիք են գերմանիումը կամ ցինկ սելենիդը: Ենթաշերտի համապատասխանեցումը սպեկտրային գոտուն առաջին քայլն է ցանկացած օպտիկական նախագծման գործընթացում:

Խտությունը, ոսպնյակի տրամագիծը և քաշի սահմանափակումները

Օպտիկական հավաքույթի ֆիզիկական քաշը կախված է նյութի խտությունից և ոսպնյակի տրամագծից: Ավելի մեծ հստակ բացվածքները էքսպոնենցիալ մեծացնում են զանգվածը: Ապակու խտությունը դառնում է կրիտիկական անցման/ձախողման չափանիշ քաշի նկատմամբ զգայուն կիրառություններում: Ավիատիեզերական համակարգերը, անօդաչու սարքերը և կրելի սարքերը պահանջում են թեթև լուծումներ: Ավելի ցածր խտության ընտրություն ոսպնյակի նյութը օգնում է բավարարել քաշի խիստ սահմանափակումները՝ չվնասելով օպտիկական հզորությունը:

Դիտարկենք մեծ օդային հետախուզական ոսպնյակ՝ 200 մմ առջևի տարրով: Եթե ​​մենք օգտագործում ենք խիտ կայծքար ապակի (խտությունը > 4,5 գ/սմ3), ապա միայն առջևի տարրը կարող է կշռել մի քանի կիլոգրամ: Սա տեղափոխում է ծանրության կենտրոնը և պահանջում է ավելի ծանր մոնտաժող սարքավորում և ավելի ուժեղ կայունացնող շարժիչներ: Վերակազմավորելով համակարգը՝ հնարավորության դեպքում օգտագործել ավելի թեթև պսակային ակնոցներ (խտությունը ~ 2,5 գ/սմ3), մենք կտրուկ նվազեցնում ենք ծանրաբեռնվածության քաշը: Մենք միշտ պետք է հաշվարկենք յուրաքանչյուր տարրի ծավալը և զանգվածը նյութի ընտրության փուլում:

Գույքի	ազդեցությունը համակարգի	նախագծման վրա
բեկման ինդեքս (րդ)	Ոսպնյակի հաստությունը և մակերեսի կորությունը	Բարձր ցուցանիշը նվազեցնում է ֆիզիկական քաշը, բայց մեծացնում է դիսպերսիան:
Աբբայի համարը (Vd)	Գույնի եզրեր (քրոմատիկ շեղում)	Կիզակետային տեղաշարժերը շտկելու համար պահանջվում է զուգակցել տարբեր ակնոցներ:
Խտությունը (գ/սմ3)	Հավաքման ընդհանուր քաշը և ծանրության կենտրոնը	Կարևոր է օդատիեզերական բեռների և շարժական սարքերի համար:
Միատարրություն	Ալիքի ճակատի աղավաղում և MTF դեգրադացիա	Նշեք լազերային և բարձրորակ պատկերների բարձր դասեր:
Ներքին հաղորդունակություն	Ազդանշանի ուժը և պատկերի պայծառությունը	Նյութը համապատասխանեցրեք կոնկրետ գործառնական ալիքի երկարության գոտուն:

Օպտիկական ապակիների դասակարգում ըստ կիրառման և կատարողականի

Crown Glass ընդդեմ Flint Glass

Օպտիկական նյութերը բաժանվում են երկու հիմնական կատեգորիաների՝ հիմնվելով Աբբեի դիագրամի վրա իրենց դիրքի վրա: Պսակի ապակին ունի բեկման ցածր ինդեքս և ցածր ցրվածություն: Կայծքար ապակին առանձնանում է բեկման բարձր ինդեքսով և բարձր ցրվածությամբ: Ինժեներները դրանք միավորում են՝ ստեղծելով ախրոմատիկ կրկնօրինակներ: Այս համադրությունը արդյունավետորեն շտկում է քրոմատիկ շեղումը: Այն կազմում է լայնաշերտ պատկերային համակարգերի մեծ մասի հիմքը: Պսակի դրական տարրը ապահովում է կենտրոնացման ուժը, մինչդեռ բացասական կայծքարային տարրը ուղղում է գույնի տարածումը:

Պատմականորեն տարբերությունը ծագել է արտադրական գործընթացից: Պսակի ապակին փչում էին պսակի ձևի մեջ, մինչդեռ կայծքար ապակին օգտագործում էր մանրացված կայծքար որպես սիլիցիումի աղբյուր: Այսօր տարբերակումը զուտ թվային է։ 50-ից (կամ 55-ից ցածր ինդեքսների համար) Abbe-ի համարով ակնոցները պսակ են: Ներքևում գտնվողները կայծքար են: Մենք օգտագործում ենք հարյուրավոր տատանումներ, ինչպիսիք են բարիումի պսակները (BaK) կամ լանթանի կայծքարները (LaF), օպտիկական նմուշները լավ կարգավորելու համար: Յուրաքանչյուր ենթակատեգորիա առաջարկում է ինդեքսի և դիսպերսիայի որոշակի հավասարակշռություն:

Միաձուլված սիլիցիում և քվարց

Միաձուլված սիլիցիումի և քվարցը գերազանցում են բարձր սթրեսային միջավայրում: Նրանք հուսալիորեն կառավարում են բարձր հզորության լազերային հավելվածները՝ շնորհիվ իրենց բարձր լազերային վնասման շեմի: Նրանք առաջարկում են գերազանց ուլտրամանուշակագույն փոխանցում՝ համեմատած ստանդարտ նյութերի հետ՝ մաքուր մնալով մինչև 200 նմ: Նրանք նաև ունեն ջերմային ընդլայնման բացառիկ ցածր գործակից (CTE): Սա նրանց շատ կայուն է դարձնում ծայրահեղ ջերմաստիճանի տատանումների դեպքում: Երբ համակարգը պետք է գործի վակուումային խցիկում կամ բարձր բարձրության միջավայրում, միաձուլված սիլիցիումը հաճախ միակ կենսունակ ընտրությունն է:

Միաձուլված սիլիցիումի ցածր CTE (մոտ 0,5 x 10^-6 /K) նշանակում է, որ այն հազիվ է փոխում ձևը, երբ ջեռուցվում կամ սառչում է: Սա կենսական նշանակություն ունի մեծ աստղագիտական ​​հայելիների կամ ճշգրիտ տեղեկատու բնակարանների համար: Եթե ​​հայելային հիմքը անհավասարորեն ընդլայնվում է, արտացոլված ալիքի ճակատը աղավաղվում է: Միաձուլված սիլիցիումը պահպանում է իր կազմվածքը ջերմային բեռների տակ: Ավելին, դրա բարձր մաքրությունը վերացնում է միկրոսկոպիկ կլանման կենտրոնները, որոնք առաջացնում են ջերմային ոսպնյակներ բարձր հզորության լազերային համակարգերում:

Մասնագիտացված և ինֆրակարմիր ակնոցներ

Ընդլայնված հավելվածները պահանջում են հատուկ նյութեր, որոնք դուրս են ստանդարտ տեսանելի սպեկտրից: Խալկոգենիդային ակնոցները, գերմանիումը և ֆտորիտը յուրահատուկ դերեր են կատարում: Դրանք անհրաժեշտ են ջերմային պատկերների և ինֆրակարմիր օպտիկայի համար: Նրանք նաև ապահովում են ծայրահեղ ցածր ցրվածություն մասնագիտացված տեսանելի համակարգերի համար: Ստանդարտ նյութերը լիովին ձախողվում են այս հատուկ օգտագործման դեպքերում, քանի որ դրանք անթափանց են ինֆրակարմիր ալիքի երկարությունների համար: Մենք պետք է օգտագործենք այս էկզոտիկ նյութերը գիշերային տեսողության, ջերմային սենսորների և CO2 լազերային առաքման համակարգերի համար ոսպնյակներ ստեղծելու համար:

Գերմանիումը միջինից երկար ալիքի ինֆրակարմիր (MWIR և LWIR) ժապավենների աշխատանքային ձիերն է: Այն ունի բեկման զանգվածային ինդեքս (մոտ 4.0), ինչը թույլ է տալիս շատ բարակ ոսպնյակներ: Այնուամենայնիվ, այն ամբողջովին անթափանց է տեսանելի լույսի համար և բարձր ջերմաստիճանի նկատմամբ զգայուն: Բարձր ջերմաստիճանի դեպքում գերմանիումը տառապում է ջերմային փախուստից՝ դառնալով նաև անթափանց IR լույսի համար: Այս տաք միջավայրում մենք անցնում ենք Chalcogenide ակնոցներին: Chalcogenides-ն առաջարկում են ավելի լավ ջերմային կայունություն և կարող են ձևավորվել՝ նվազեցնելով բարդ ասֆերիկ ձևերի արտադրության ժամանակը:

Ինժեներական առևտուր և ընդհանուր արժեքի գործոններ

Օպտիկական կատարումն ընդդեմ մշակման

Նյութի Knoop կարծրությունն ուղղակիորեն ազդում է արտադրության ծախսերի և ժամկետների վրա: Ավելի փափուկ, բարձր արդյունավետությամբ ակնոցները ավելի դժվար է ճշգրտորեն փայլեցնել: Նրանք ավելի հակված են քերծվածքների բեռնաթափման և հավաքման ժամանակ: Դրանք նաև ավելի թանկ են բարձր ծավալներով արտադրելու համար, քանի որ փայլեցման գործընթացն ավելի երկար է տևում և պահանջում է հատուկ լուծույթներ: Ինժեներները պետք է կշռեն օպտիկական օգուտները արտադրության իրողությունների հետ: Փափուկ ֆտորոֆոսֆատ ապակի նշելը կարող է կատարելագործել օպտիկական դիզայնը, բայց դա կտրուկ կբարձրացնի ջարդոնի արագությունը:

Ավելի կոշտ ակնոցները, ինչպիսիք են ձուլած սիլիցիումը կամ շափյուղան, ավելի երկար են տևում մանրացման համար, բայց փայլեցման ընթացքում իրենց ձևը բացառիկ լավ են պահում: Նրանք հասնում են մակերևույթի բարձր կոշտության (չափված անգստրոմներով) և մակերևույթի կառուցվածքի խիստ հանդուրժողականության: Ավելի փափուկ ակնոցները հակված են «հարթ» կամ հեշտությամբ քերծվելու: Օպտիկները պետք է օգտագործեն ավելի դանդաղ spindle արագություններ և ավելի մեղմ պտույտներ՝ դրանք աշխատելու համար: Մենք միշտ վերանայում ենք բիծի դիմադրության և թթվային դիմադրության վարկանիշները կարծրության հետ մեկտեղ՝ որոշելու, թե ինչպես է ապակին իրեն պահելու օպտիկական խանութում:

Ջերմային կայունություն ընդդեմ օպտիկական պարզության

Ջերմաստիճանի տատանումները ազդում են ինչպես բեկման ցուցիչի, այնպես էլ ֆիզիկական ձևի վրա: Ջերմաստիճանի նկատմամբ ինդեքսի փոփոխությունը (dn/dT) ազդում է կիզակետային կայունության վրա: CTE-ն թելադրում է ֆիզիկական ընդլայնում: Ջերմային կայուն նյութերի ընտրությունը հաճախ պահանջում է փոխզիջում: Ջերմային կայունության հասնելու համար գուցե ստիպված լինեք ընդունել ավելի ցածր բազային փոխանցում: Ջերմացումը օպտիկական համակարգի նախագծման գործընթաց է, որը պահպանում է կենտրոնացումը ջերմաստիճանի լայն տիրույթում:

Մենք հասնում ենք ջերմացմանը՝ հավասարակշռելով ապակե տարրերի dn/dT-ն և CTE-ը մետաղական պատյանի ընդլայնմամբ: Եթե ​​պատյանն ընդլայնվում է և ոսպնյակները հեռացնում է իրարից, ապա ապակու բեկման ինդեքսը պետք է փոխվի այնքան, որ փոխհատուցի այդ շարժումը: Երբեմն, ջերմացման համար կատարյալ dn/dT ապակին վատ փոխանցում է ցանկալի ալիքի գոտում: Այնուհետև մենք պետք է որոշենք՝ ընդունե՞լ փոխանցման կորուստը, թե՞ ներդնել ակտիվ, շարժիչային կենտրոնացման մեխանիզմ՝ ջերմային շեղումը փոխհատուցելու համար:

Մերկ ապակի ընդդեմ առաջադեմ օպտիկական ծածկույթների

Մերկ ապակին լուրջ ֆիզիկական սահմանափակումներ ունի: Յուրաքանչյուր ինտերֆեյսի արտացոլման կորուստը վատթարանում է ընդհանուր կատարումը: Ստանդարտ ապակե մակերեսն արտացոլում է ընկած լույսի մոտ 4%-ը: Փոխանցման կուտակային կորուստը բազմատարր համակարգերում նշանակալի է: Հեռադիտակները կամ տեսախցիկի բարդ ոսպնյակները գործնականում անօգտագործելի են առանց հակառեֆլեկտիվ ծածկույթների: Ծածկույթները բարելավում են ընդհանուր փոխանցումը և պաշտպանում են ենթաշերտը: Այնուամենայնիվ, նրանք ներմուծում են նոր փոփոխականներ: Պետք է հաշվի առնել ծածկույթի կպչունությունը, լազերային վնասման շեմը և ծածկույթի և ենթաշերտի միջև ջերմային անհամապատասխանությունը:

Ոսպնյակի 10 տարրերով (20 մակերես) համակարգում մերկ ապակին կփոխանցի լույսի միայն մոտ 44%-ը: Արտացոլված լույսը ցատկում է տակառի ներսում՝ ստեղծելով ուրվականների պատկերներ և նվազեցնելով հակադրությունը: Մենք կիրառում ենք բարակ թաղանթով դիէլեկտրիկ ծածկույթներ, որպեսզի նվազեցնենք մակերեսի արտացոլումը մինչև 0,5% մեկ մակերեսի համար: Մենք նաև պաշտպանիչ կոշտ ծածկույթներ ենք կիրառում փափուկ ակնոցների վրա՝ դրանց ամրությունը բարելավելու համար: Ծածկույթի ինժեները պետք է համապատասխանի ծածկույթի նյութերը ապակե հիմքի CTE-ին, որպեսզի ջերմային սթրեսի տակ ծածկույթը չփչանա կամ թեքվի:

Իրականացման ռիսկերը և մեղմացման ռազմավարությունները

Շրջակա միջավայրի քայքայումը և քիմիական դիմադրությունը

Խոնավությունը և քիմիական ազդեցությունը զգալի վտանգ է ներկայացնում կոշտ միջավայրում: Խոնավությունը կարող է առաջացնել բիծ կամ մթագնել ապակե մակերեսների վրա: Սա հայտնի է որպես «ապակու հիվանդություն», որտեղ ջուրը մաքրում է ալկալիների իոնները ապակե մատրիցից: Դուք պետք է մեղմացնեք այդ ռիսկերը նախագծման փուլում: Նշեք համապատասխան կլիմայական դիմադրության դասեր ձեր նյութերի համար: Օգտագործեք պաշտպանիչ պատուհաններ՝ ներքին զգայուն բաղադրիչները աղի մառախուղից, թթվային անձրևից կամ արդյունաբերական լուծիչներից պաշտպանելու համար:

Ապակի արտադրողները տրամադրում են քիմիական դիմադրության տվյալներ, ներառյալ կլիմայական դիմադրությունը (CR), բծերի դիմադրությունը (FR), թթվային դիմադրությունը (SR) և ալկալային դիմադրությունը (AR): Վատ CR վարկանիշ ունեցող բաժակն արագորեն կզարգացնի ամպամած թաղանթ, եթե մնա խոնավ միջավայրում: Մենք դա մեղմացնում ենք՝ զգայուն ակնոցներ դնելով կնքված, ազոտով մաքրված օպտիկական տակառների խորքում: Արտաքին օբյեկտիվ ոսպնյակների և պաշտպանիչ պատուհանների համար մենք օգտագործում ենք բարձր դիմացկուն նյութեր, ինչպիսիք են շափյուղան կամ ձուլված սիլիցիումը:

Մեխանիկական սթրեսի և տեղադրման նկատառումներ

Օպտիկայի չափազանց ամուր տեղադրումը լուրջ ռիսկեր է առաջացնում: Այն առաջացնում է սթրեսի հետևանքով առաջացած երկակի բեկում, որը աղավաղում է լույսը և քայքայում բևեռացման վիճակները: Տրանսպորտի կամ շահագործման ընթացքում ցնցումները և թրթռումները նաև մեխանիկական սթրես են առաջացնում: Պատշաճ օպտոմեխանիկական դիզայնը մեղմացման առաջնային ռազմավարությունն է: Օգտագործեք ջերմացման տեխնիկան՝ ընդլայնումը կառավարելու համար: Ընտրեք համապատասխան առաձգական ուժ ունեցող նյութեր կիրառման համար: Օգտագործեք էլաստոմերային միացություններ՝ ապակին մետաղական պատյաններից մեկուսացնելու համար:

Երբ մետաղական ամրացնող օղակը սեղմվում է ապակե ոսպնյակի վրա, այն գործադրում է ճառագայթային և առանցքային ուժեր: Եթե ​​ջերմաստիճանը իջնում ​​է, ապա մետաղական պատյանն ավելի արագ է փոքրանում, քան ապակին՝ մեծացնելով սեղմման բեռը: Այս սթրեսը փոխում է բեկման ինդեքսը տեղական մակարդակում՝ ստեղծելով ալիքի ճակատի սխալ: Մենք նախագծում ենք ճկուն ամրակներ կամ օգտագործում ենք RTV սիլիկոններ՝ այս դիֆերենցիալ ընդլայնումը կլանելու համար: Մենք նաև հաշվարկում ենք առավելագույն թույլատրելի լարվածությունը՝ հիմնվելով ապակու կոտրվածքի դիմացկունության վրա՝ ապահովելու համար, որ այն գոյատևում է ցնցումների փորձարկումից:

Մատակարարման շղթայի և առաջատար ժամանակի իրողություններ

Հազվագյուտ կամ սեփական ապակիների հալեցումը ներկայացնում է մատակարարման շղթայի ռիսկերը: Մեկ աղբյուր արտադրողները կարող են առաջացնել արտադրության լուրջ ուշացումներ, եթե կոնկրետ հալեցման որակի վերահսկումը ձախողվի: Դուք պետք է ապահովեք մատակարարման շղթայի ճկունությունը սկզբից: Նախագծման համակարգեր՝ օգտագործելով ստանդարտ, խաչաձեւ ապակիների համարժեքներ: Արտադրության ճկունությունը պահպանելու համար օգտագործեք խոշոր արտադրողների համարժեք նյութեր: Մի փակեք ձեր դիզայնը ապակու մեջ, որը լցվում է միայն երկու տարին մեկ անգամ:

Օպտիկական նախագծման ծրագրակազմը թույլ է տալիս մեզ փոխարինել տարբեր կատալոգների համարժեք ակնոցներ (օրինակ՝ Schott, Ohara, Hoya, CDGM): Թեև բեկման ճշգրիտ ինդեքսը կարող է տատանվել մի քանի նիշով չորրորդ տասնորդական տեղում, մենք սովորաբար կարող ենք վերաօպտիմալացնել ոսպնյակների կորությունը՝ համարժեք նյութը տեղավորելու համար: Նախքան դիզայնը վերջնական տեսքի բերելը, մենք միշտ ստուգում ենք բաժակի հալման հաճախականությունը և հասանելիության կարգավիճակը: Նշելով 'նախընտրելի' կամ 'ստանդարտ' ակնոցները ապահովում են կայուն հասանելիություն և ցածր հումքի ծախսեր:

Եզրակացություն

Ընտրելով Ճշգրիտ օպտիկան կատարյալ նյութի որոնում չէ: Այն պահանջում է հավասարակշռել օպտիկական, մեխանիկական և շրջակա միջավայրի փոփոխականները ձեր հատուկ օգտագործման դեպքում: Դուք պետք է գնահատեք ամբողջ համակարգի գործառնական ծրարը՝ նախքան ապակու տեսակին անցնելը: Հետևեք հետևյալ գործող հաջորդ քայլերին՝ ձեր նյութի ընտրությունը վերջնականացնելու համար.

• Սահմանեք ձեր գործառնական ալիքի երկարության և փոխանցման պահանջները անհամատեղելի ենթաշերտերն անմիջապես վերացնելու համար:
• Որոշեք անհրաժեշտ բեկման ինդեքսը և ցրման սահմանները՝ ձեր օպտիկական լուծման թիրախներին հասնելու համար:
• Հաշվարկեք ֆիզիկական քաշի սահմանափակումները՝ հիմնված խտության և հստակ բացվածքի վրա՝ ապահովելու մեխանիկական իրագործելիությունը:
• Վերանայեք քիմիական դիմադրությունը և ջերմային հատկությունները` նախատեսված միջավայրում գոյատևման երաշխավորելու համար:
• Նախագծման փուլի սկզբում խորհրդակցեք օպտիկական արտադրող գործընկերոջ հետ՝ ստուգելու մշակելիությունը և մատակարարման շղթայի առկայությունը:

ՀՏՀ

Հարց: Ո՞րն է ճշգրիտ տարբերությունը օպտիկական ապակու և սովորական արդյունաբերական ապակու միջև:

Ա. Օպտիկական նյութերը ենթարկվում են արտադրության խիստ հսկողության՝ ապահովելու բարձր միատարրություն և բեկման ցուցիչի ճշգրիտ հսկողություն: Նրանք օգտագործում են առաջադեմ գործընթացի առանձնահատկություններ, ինչպիսիք են շարունակական խառնումը և նուրբ եռացումը՝ վերացնելու ներքին թերությունները, ինչպիսիք են ստրերը, փուչիկները և կրկնակի բեկումը: Սովորական արդյունաբերական ապակիները զուրկ են այս հսկիչներից, ինչը հանգեցնում է լույսի ցրման, ալիքի ճակատի աղավաղման և անկանխատեսելի օպտիկական աշխատանքի:

Հարց: Ինչպե՞ս են խտությունը և ոսպնյակի տրամագիծը ազդում օպտիկական ապակու ընտրության վրա:

A: Խտությունը և ոսպնյակի տրամագիծը ուղղակիորեն թելադրում են օպտիկական հավաքի վերջնական քաշը: Ավելի մեծ հստակ բացվածքները էքսպոնենցիալ մեծացնում են զանգվածը: Սա շատ կարևոր է բջջային և օդատիեզերական ծրագրերի համար, որտեղ քաշի սահմանափակումները խիստ են: Ավելի ցածր խտության նյութերի ընտրությունն օգնում է բավարարել այս կրիտիկական քաշի պահանջները՝ առանց օպտիկական հզորությունը զոհաբերելու:

Հարց: Ինչու՞ են օպտիկական ծածկույթները անհրաժեշտ ճշգրիտ օպտիկայի և բազմատարր համակարգերի համար:

A: Մերկ ապակիները կորցնում են լույսը մակերեսի արտացոլումից յուրաքանչյուր միջերեսում: Բազմ ոսպնյակներով համակարգերում, ինչպիսիք են հեռադիտակները, այս կուտակային կորուստը խիստ նվազեցնում է պատկերի պայծառությունն ու կոնտրաստը: Հակառեֆլեկտիվ ծածկույթները պարտադիր են լույսի փոխանցումը առավելագույնի հասցնելու, ուրվականների պատկերները վերացնելու և բարդ օպտիկական համակարգերը օգտագործելի դարձնելու համար:

Հարց. Ինչո՞ւ է ցածրորակ օպտիկական ապակին վատթարանում անսահմանության ֆոկուսը և պատկերի հստակությունը:

A: Անորակ նյութերը տառապում են վատ միատարրությունից և ներքին թերություններից: բեկման ինդեքսի այս տարածական տատանումները աղավաղում են մուտքային ալիքի ճակատը: Այս խեղաթյուրումը հանգեցնում է կիզակետային տեղաշարժի, պատկերի խիստ դեգրադացիայի և տեսադաշտում ճշգրիտ անսահմանության վրա կենտրոնանալու անկարողության:

Հարց: Ո՞րն է ոսպնյակի լավագույն նյութը ինֆրակարմիր կիրառման համար:

A: Ստանդարտ ապակե արգելափակում է ինֆրակարմիր ալիքի երկարությունները: Ինֆրակարմիր կիրառությունները պահանջում են մասնագիտացված նյութեր, որոնք արդյունավետ կերպով փոխանցում են IR լույսը: Ընդհանուր ընտրությունը ներառում է գերմանիում, ցինկ սելենիդ և խալկոգենիդ ակնոցներ: Հատուկ ընտրությունը կախված է ճշգրիտ IR շերտից, ջերմային միջավայրից և պահանջվող մեխանիկական ամրությունից:

Հարց. Կարո՞ղ է օպտիկական ապակին ժամանակի ընթացքում քայքայվել:

A: Այո, այն կարող է քայքայվել շրջակա միջավայրի գործոնների պատճառով: Բարձր խոնավությունը կարող է առաջացնել «ապակու հիվանդություն» կամ մակերևույթի բիծ, որը փչացնում է փոխանցումը՝ ապակու մատրիցից իոնների տարրալվացման միջոցով: Շատ կարևոր է գնահատել քիմիական դիմադրության վարկանիշները և նշել համապատասխան պաշտպանիչ ծածկույթներ կամ պատուհաններ կոշտ միջավայրի համար:

Հարց: Ինչպե՞ս եք չափում պատրաստի օպտիկական ապակու բաղադրիչի որակը:

A: Որակը չափվում է ստանդարտ չափագիտության տեխնիկայի միջոցով: Ինտերֆերոմետրիան գնահատում է մակերեսի ճշգրտությունը և ալիքի ճակատի աղավաղումը: Սպեկտրոֆոտոմետրիան ստուգում է հաղորդման սպեկտրը որոշակի ալիքի երկարություններով: Վերահսկվող լուսավորության ներքո տեսողական ստուգումը գնահատում է մակերևույթի թերությունները, ինչպիսիք են քերծվածքները և փորումները՝ համաձայն MIL-PRF-13830B ստանդարտների: